ES2961960T3 - Método para posicionar un cuerpo con una escala de ángulo - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para posicionar un cuerpo (3), que tiene una superficie lateral (3.1) que discurre a lo largo de un arco de círculo, con los siguientes pasos: fijar el cuerpo (3) a una parte pivotante de la máquina (4), Colocar un primer distanciómetro estacionario (1), Colocar un segundo distanciómetro estacionario (2), determinando tanto los tres primeros valores de distancia (x1a, x1b, x1c) como los tres segundos valores de distancia (z2a, z2b, z2c) en tres valores definidos mutuamente diferentes. posiciones angulares (Φa, Φb, Φc) de la pieza de Máquina (4), calculando un primer valor de compensación (O1) en base a los tres primeros valores de distancia (x1a, x1b, x1c) y las posiciones angulares asociadas (Φa, Φb, Φc) y un segundo valor de compensación (O2) basado en los tres segundos valores de distancia (z2a, z2b, z2c) y las posiciones angulares asociadas (Φa, Φb, Φc), moviendo el cuerpo (3) con respecto a la pieza de la máquina (4). hasta que el primer valor de compensación esté dentro de las desviaciones permitidas por el primer distanciómetro (1). (O1) se determina y el segundo valor de compensación (O2) se determina mediante el segundo distanciómetro (2). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método para posicionar un cuerpo con una escala de ángulo

TÍTULO DE LA INVENCIÓN

Método para posicionar un cuerpo con una escala de ángulo.

CAMPO DE LA TÉCNICA

La invención se refiere a un método para posicionar o ajustar céntricamente un cuerpo con una escala de ángulo según la reivindicación 1, como puede usarse en particular como patrón de medida en sistemas de medición de ángulos.

Estos sistemas de medición sirven en particular para la medición de movimientos de giro o posiciones de giro de una pieza de máquina, por ejemplo, un árbol. El movimiento de giro se registra a este respecto o bien de forma incremental o absoluta. El valor de medición de salida es, por ejemplo, una secuencia de impulsos de conteo, un valor de contador o una palabra de código. Los correspondientes sistemas de medición de ángulos se utilizan en particular en máquinas herramienta para medir movimientos pivotantes, donde la precisión absoluta de los resultados de medición de un sistema de medición de ángulos es de gran importancia. Los resultados de la medición pueden utilizarse entonces en métodos de corrección que se llevan a cabo, por ejemplo, en un control de la máquina herramienta.

La precisión de una medición de ángulo está influenciada esencialmente por la calidad de la escala del ángulo y por la excentricidad de la escala del ángulo con respecto al eje de giro real.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Por el documento CN 110553570 A se conoce un método para minimizar la inclinación relativa de dos árboles. A este respecto se unen a un acoplamiento de árbol dos relojes de medición desplazados axialmente entre sí y desplazados a razón de 180°. Cada reloj de medición proporciona dos valores de distancia. Teniendo en cuenta las longitudes de palanca axial relevantes junto con los valores de distancia medidos, se calcula un valor para subir o bajar los pies de soporte para reducir una desalineación de los árboles.

En la divulgación EP 3453487 A1 se describe un método para posicionar concéntricamente dos piezas de máquina en una máquina herramienta. En este método se utiliza un único reloj de medición que pivota alrededor de un eje en varias posiciones de medición. Los valores de medición determinados en las varias posiciones de medición se calculan de tal manera que se ponen a disposición informaciones sobre cómo desplazar o pivotar un husillo hueco hasta que este queda centrado con respecto al eje.

Este método presenta la desventaja de que el reloj de medición debe moverse exactamente sobre una línea circular concéntricamente alrededor del eje.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención se basa en el objetivo de crear un método para posicionar un cuerpo con una escala de ángulo, que se caracterice en particular por el hecho de que es posible una fijación sencilla y precisa del cuerpo, incluso cuando el cuerpo o la escala de ángulo durante un ajuste no puede girar a razón de 360° completos.

Este objetivo se soluciona mediante un método según la reivindicación 1.

Por consiguiente, un cuerpo presenta una escala de ángulo y una superficie envolvente que se extiende a lo largo de un arco circular. El método según la invención sirve para posicionar el cuerpo y comprende las siguientes etapas:

Fijar el cuerpo a una pieza de máquina que puede pivotar alrededor de un eje estacionario;

colocar o montar un primer distanciómetro estacionario, de manera que pueda determinarse un primer valor de distancia entre un primer punto estacionario y un punto en la superficie envolvente del cuerpo.

Colocar o montar un segundo distanciómetro estacionario, de manera que pueda determinarse un segundo valor de distancia entre un segundo punto estacionario y otro punto en la superficie envolvente del cuerpo. A este respecto, el primer distanciómetro está dispuesto desplazado a razón de un ángulo en dirección circunferencial con respecto al segundo distanciómetro en relación con la superficie envolvente del cuerpo; determinar tres primeros valores de distancia mediante el primer distanciómetro en tres posiciones de ángulo definidas diferentes entre sí de la pieza de máquina. Determinar (en particular simultáneamente) tres segundos valores de distancia en tres posiciones de ángulo de la pieza de máquina. En esta etapa de método la pieza de máquina se pivota de forma definida a la posición de ángulo correspondiente, de modo que se miden valores de distancia para tres pares de puntos que se encuentran en la superficie envolvente.

Calcular un primer valor de desplazamiento basado en los tres primeros valores de distancia y las correspondientes posiciones de ángulo, así como un segundo valor de desplazamiento basado en los tres segundos valores de distancia y las posiciones de ángulo.

Desplazar el cuerpo con respecto a la pieza de máquina y hasta tal punto y de tal manera que dentro de desviaciones permisibles se emitan o determinen tanto por parte del primer distanciómetro el primer valor de desplazamiento como también por parte del segundo distanciómetro el segundo valor de desplazamiento.

El atributo "estacionario" significa inamovible, en particular "estacionario" puede significar una relativa inmovilidad con respecto a la base de máquina de la pieza de máquina.

Los valores de distancia representan la distancia entre puntos en la superficie envolvente y respectivamente un punto estacionario. Como superficie envolvente puede entenderse en particular la superficie exterior de un cuerpo cilíndrico. En el caso de un cuerpo cilíndrico hueco o anular, puede entenderse como superficie envolvente también la superficie cóncava interior, que se extiende a lo largo de un arco circular.

Ventajosamente, el cuerpo está configurado en forma de anillo. En lo sucesivo, el cuerpo no tiene que presentar necesariamente una superficie envolvente circunferencial de 360°. Más bien, el cuerpo puede presentar una forma abierta, por ejemplo, estar configurado como segmento anular, de modo que la superficie envolvente no sea completamente circunferencial.

En otra configuración de la invención, el cuerpo presenta por su lado de superficie envolvente la escala de ángulo.

El método puede utilizarse ventajosamente cuando la capacidad de pivotamiento de la pieza de máquina está limitada a un rango angular inferior a 360°, en particular inferior a 270°, en particular inferior a 180°.

En otra configuración del método, las tres posiciones angulares de la pieza de máquina se encuentran en una sección angular que se extiende al menos por más del 33 % del rango angular pivotante. Por consiguiente, las tres posiciones angulares se eligen de modo que queden en un rango angular que se extiende al menos por más del 33 % del rango angular. Ventajosamente, la sección angular puede extenderse al menos por más del 50 % del rango angular.

Ventajosamente, las tres posiciones angulares de la pieza de máquina se encuentran en una sección angular que se extiende por menos de 180°, en particular por menos de 100°.

Ventajosamente, el ángulo a razón del cual está dispuesto el primer distanciómetro desplazado en dirección circunferencial con respecto al segundo distanciómetro en relación con la superficie envolvente del cuerpo, es de al menos 20°, ventajosamente de al menos 30° o al menos 45°.

En otra configuración de la invención, el primer distanciómetro está configurado como un dispositivo de medición por barrido. De forma alternativa o adicional, el segundo distanciómetro está configurado como dispositivo de medición por barrido. El dispositivo de medición por barrido puede estar configurado en particular como un reloj de medición o como un palpador de medición. Este tipo de aparatos presentan por regla general una clavija de medición que está alojada de forma desplazable en la carcasa del distanciómetro o del reloj de medición. La colocación o montaje de los dos distanciómetros se lleva a cabo de tal manera que los ejes longitudinales de las clavijas de medición estén orientados en dirección del segundo eje, alrededor del cual puede pivotar la pieza de máquina.

Como alternativa a un dispositivo de medición por barrido, el primer distanciómetro y/o el segundo distanciómetro pueden estar configurados como dispositivo de medición de distancia sin contacto.

Una vez finalizado el método según la invención, el cuerpo está ajustado o centrado con precisión con la escala de ángulo, de modo que la fijación en esta posición cumple los requisitos para una medición de ángulos de alta calidad.

La invención no se limita a cuerpos, los cuales están configurados cilíndrica o anularmente. Por ejemplo, el cuerpo también puede estar configurado como segmento anular, especialmente porque la posición de giro de la pieza de máquina a menudo no se mide a lo largo de una revolución completa de la pieza de máquina.

La invención presenta en particular la ventaja de que el posicionamiento para el usuario de un dispositivo de medición de ángulos de este tipo se facilita considerablemente, de modo que el correspondiente usuario no ha de disponer, por ejemplo, de equipos de montaje complejos, en particular tampoco en caso de que la capacidad de pivotamiento de la pieza de máquina esté limitada a un rango angular comparativamente pequeño.

Formas de realización ventajosas del método según la invención se desprenden de las medidas de las reivindicaciones dependientes de la reivindicación 1.

Otras ventajas, así como detalles del método según la invención resultan de la siguiente descripción de un ejemplo de realización basada en las figuras adjuntas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Figura 1: una vista de los distanciómetros y del cuerpo al inicio del proceso de posicionamiento,

Figura 2: un diagrama con los valores de distancia medidos y los valores de desplazamiento calculados, Figura 3: una vista de los distanciómetros y del cuerpo al final del proceso de posicionamiento.

DESCRIPCIÓN DE LAS FORMAS DE REALIZACIÓN

Según la figura 1 ha de fijarse y centrarse un cuerpo 3, el cual está configurado aquí como cuerpo anular, en una pieza de máquina 4. El cuerpo 3 está fabricado de forma precisa con la ayuda de un método de torneado o rectificado, de modo que la superficie envolvente 3.1 se extiende con extrema precisión a lo largo de un arco circular alrededor de un primer eje A3. Sobre la superficie envolvente 3.1 hay dispuesta una escala de ángulo. En el ejemplo de realización presentado se trata de una escala de ángulo legible ópticamente con líneas reflectantes y líneas no reflectantes. El cuerpo 3 forma parte de un sistema de medición de ángulos modular, escaneándose la escala de ángulo y pudiendo determinarse un valor muy preciso de una posición angular.

La pieza de máquina 4 puede ser, por ejemplo, un árbol de una mesa pivotante de una máquina herramienta. La pieza de máquina 4 puede pivotar alrededor de un segundo eje A4 a razón de un ángulo $, siendo la pieza de máquina 4 presentada en el ejemplo de realización pivotable únicamente a razón de un rango angular máximo desviable $S (figura 2) de 90°. Por definición, el segundo eje A4 es estacionario. Con ayuda del cuerpo 3 con la escala de ángulo ha de poder comprobarse la precisión de la cinemática de pivotamiento y registrarse cuantitativamente. La máquina herramienta presenta independientemente de ello un equipo de medición de ángulos que puede medir la posición angular de la pieza de máquina 4 con respecto al segundo eje A4.

Durante el montaje del cuerpo 3 se fija en primer lugar el cuerpo 3 a la pieza de máquina 4 pivotante. En este caso, el cuerpo 3 se fija de tal manera a la pieza de máquina 4 mediante una unión roscada solicitada por resorte no representada en las figuras, que queda fijado de forma segura con respecto a la pieza de máquina 4, pero a pesar de ello puede desplazarse en un plano perpendicular con respecto al eje A4 con relativamente poco esfuerzo. Tras esta primera fijación, el primer eje A3 y el segundo eje A4 generalmente no se encuentran uno sobre el otro, de modo que el cuerpo 3 está dispuesto con una cierta excentricidad con respecto al segundo eje A4 o con respecto a la pieza de máquina 4. Durante el montaje de un sistema de medición de ángulos modular de este tipo, ha de tenerse en consideración por parte del usuario un posicionamiento exacto del cuerpo 3 en la pieza de máquina 4 prevista para ello.

En la siguiente etapa se dispone un primer distanciómetro 1 de forma estacionaria cerca de la superficie envolvente 3.1, de tal manera que a través de éste se puede determinar un primer valor de distancia x entre la superficie envolvente 3.1 del cuerpo 3 y un primer punto P1 estacionario. En el ejemplo de realización presentado, el primer distanciómetro 1 es un reloj de medición o un denominado palpador de medición. Con un distanciómetro 1 de este tipo se pueden determinar distancias o cambios de distancia con una resolución en el orden de los micrómetros.

Con respecto a la superficie envolvente 3.1 del cuerpo 3 se dispone de forma estacionaria en dirección circunferencial a razón de un ángulo a (en este caso a = 90°) y desplazado con respecto al primer distanciómetro 1, un segundo distanciómetro 2. El segundo distanciómetro 2 está colocado de manera que puede determinarse un segundo valor de distancia z entre un segundo punto P2 estacionario y la superficie envolvente 3.1 del cuerpo 3. También el segundo distanciómetro 2 está configurado en el ejemplo de realización presentado como un reloj de medición y presenta la misma alta precisión de medición que el primer distanciómetro 1.

A continuación, se lleva el cuerpo 3 a una posición según la figura 1. Por consiguiente, en esta posición, que también puede definirse mediante la posición angular cpa, se determina el valor de distancia x1a entre el primer punto P1 estacionario y un punto 1a en la superficie envolvente 3.1 mediante el primer distanciómetro 1. Al mismo tiempo se determina el valor de distancia z1 a entre el segundo punto P2 estacionario y otro punto 2a en la superficie envolvente 3.1 mediante el segundo distanciómetro 2. A continuación, la pieza de máquina 4, incluido el cuerpo 3, pivota alrededor del segundo eje A4 a razón de un ángulo predeterminado, en este caso de 30°. El ángulo de pivotamiento $ se puede determinar con suficiente precisión, por ejemplo, con ayuda del dispositivo de medición de ángulos ya presente de la máquina herramienta. En esta segunda posición angular $b se determinan los valores de distancia x1b, z2b con respecto a los puntos 1b y 2b. A continuación, la pieza de máquina 4 con el cuerpo 3 pivota de nuevo alrededor del segundo eje A4 a razón de un ángulo predeterminado, que en el ejemplo de realización presentado es de nuevo de 30°. En esta posición, la pieza de máquina 4 con el cuerpo 3 se encuentra en la tercera posición angular cpc. En esta posición también se determinan valores de distancia x1c, z2c.

Como alternativa al uso de un dispositivo de medición de ángulos, pueden haber dispuestas marcas en el cuerpo 3 o en la pieza de máquina 4 a distancias angulares definidas y conocidas, hacia las cuales puede producirse entones sucesivamente una aproximación.

Se determina por lo tanto en cada posición angular cpa, cpb, cpc un par de valores de distancia x1 a, z2a; x1 b, z2b; x1c; z2c.

Tras estas mediciones se determinaron por tanto, tanto tres primeros valores de distancia x1a, x1b, x1c como también tres segundos valores de distancia z2a, z2b, z2c en tres posiciones angulares definidas diferentes entre sí cpa, cpb, cpc de la pieza de máquina 4. En particular, según el ejemplo de realización, están disponibles las siguientes informaciones:

Las tres posiciones angulares ($a, $b, de la pieza de máquina 4 se encuentran en una sección angular $m, que se extiende aquí por 60° (véase la figura 2). En otras palabras, la diferencia máxima entre dos posiciones angulares $a, $b, $c es la diferencia $c - $a = cpm. Esta diferencia es de 60° $b-$a = 30° y por tanto menor a $c - $a). Como ya se mencionó anteriormente, la capacidad de pivotamiento de la pieza de máquina 4 está limitada a un rango angular $S = 90°, que se extiende según la figura 2 entre las posiciones angulares finales $mín y $máx ($S = $máx - $mín). Las tres posiciones angulares cpa, cpb, $c de la pieza de máquina 4 se encuentran en la sección angular $m de 60°, de modo que ésta se extiende por el 66,67 % del rango angular $S ($m/$S = 60°/90° = 66,67 %).

A partir de los primeros valores de distancia x1a, x1b, x1c y las posiciones angulares $a, $b, $c se determina una primera función seno F1 mediante un cálculo de regresión (figura 2). Asimismo, se determina una segunda función seno F2 utilizando el mismo método basándose en los segundos valores de distancia z2a, z2b, z2c y las posiciones angulares $a, $b, $c. Puede calcularse un primer valor de desplazamiento O1 para la primera función seno F1 y un segundo valor de desplazamiento O2 para la segunda función seno F2. Los valores de desplazamiento O1, O2 se corresponden con las correspondientes líneas cero de las dos funciones seno F1, F2. En consecuencia, las funciones seno F1, F2 encierran respectivamente superficies del mismo tamaño por encima del respectivamente correspondiente valor de desplazamiento O1, O2 y por debajo del correspondiente valor de desplazamiento O1, O2, pudiendo utilizarse esta consideración, tal como se muestra en la figura 2, para un período completo de la correspondiente función seno F1, F2.

En el ejemplo de realización presentado se determinaron los siguientes valores de desplazamiento O1, O2:

Valores de desplazamiento O1 =1511 pm O2 = 2009 pm

Ahora se desplaza el cuerpo 3 con respecto a la pieza de máquina 4 (por ejemplo, mediante golpeo con una herramienta adecuada) de modo que en las indicaciones de los distanciómetros 1, 2 muestren valores que se aproximen a los valores de desplazamiento O1, O2. Durante el método es comparativamente sencillo para el usuario reconocer la dirección de desplazamiento adecuada. Tan pronto como ambos valores de distancia actuales se correspondan con los valores de desplazamiento O1, O2 dentro de desviaciones admisibles, debido al desplazamiento del cuerpo 3, el cuerpo está centrado con suficiente precisión con respecto al segundo eje A4. En esta posición, el cuerpo 3 se puede unir ahora de forma fija y no desplazable con la pieza de máquina 4, por ejemplo, mediante una unión roscada.

Finalmente, pueden retirarse de nuevo los distanciómetros 1, 2 y con ayuda del cuerpo 3 posicionado con exactitud con la escala de ángulo puede realizarse una medición exacta de la cinemática de la máquina herramienta en el lugar de la pieza de máquina 4.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Método para posicionar un cuerpo (3), el cual presenta una superficie envolvente (3.1) que se extiende a lo largo de un arco circular y comprende una escala de ángulo, con las siguientes etapas:

• fijar el cuerpo (3) a una pieza de máquina (4) que puede pivotar alrededor de un eje estacionario (A4), • colocar un primer distanciómetro estacionario (1), de modo que se pueda determinar un primer valor de distancia (x) entre un primer punto estacionario (P1) y la superficie envolvente (3.1) del cuerpo (3),

• colocar un segundo distanciómetro estacionario (2), de modo que se pueda determinar un segundo valor de distancia (z) entre un segundo punto estacionario (P2) y la superficie envolvente (3.1) del cuerpo (3), estando dispuesto el primer distanciómetro (1) desplazado en dirección circunferencial a razón de un ángulo (a) en relación con el segundo distanciómetro (2) con respecto a la superficie envolvente (3.1) del cuerpo (3), • determinar tanto tres primeros valores de distancia (x1a, x1b, x1c), como también tres segundos valores de distancia (z2a, z2b, z2c) en tres posiciones angulares definidas diferentes entre sí (cpa, cpb, cpc) de la pieza de máquina (4),

• calcular un primer valor de desplazamiento (01) en base a los tres primeros valores de distancia (x1a, x1b, x1c) y a las posiciones angulares correspondientes (cpa, cpb, cpc), así como un segundo valor de desplazamiento (O2) en base a los tres segundos valores de distancia (z2a, z2b, z2c) y a las posiciones angulares correspondientes (cpa, cpb, cpc),

• desplazar el cuerpo (3) con respecto a la pieza de máquina (4) hasta que, dentro de desviaciones permisibles, se determine el primer valor de desplazamiento (O1) mediante el primer distanciómetro (1) y se determine el segundo valor de desplazamiento (O2) mediante el segundo distanciómetro (2).

2. Método según la reivindicación 1, estando limitada la capacidad de pivotamiento de la pieza de máquina (4) a un rango angular ($S), el cual es inferior a 360°, en particular inferior a 270°.

3. Método según una de las reivindicaciones anteriores, estando limitada la capacidad de pivotamiento de la pieza de máquina (4) a un rango angular ($S) y encontrándose las tres posiciones angulares ($a, $b, $c) de la pieza de máquina (4) en una sección angular ($m), la cual se extiende por al menos el 33 % del rango angular ($S).

4. Método según una de las reivindicaciones anteriores, encontrándose las tres posiciones angulares ($a, $b, $c) de la pieza de máquina (4) en una sección angular ($m), la cual se extiende por menos de 180°.

5. Método según una de las reivindicaciones anteriores, siendo el ángulo (a) de al menos 20°.

6. Método según una de las reivindicaciones anteriores, estando configurados el primer distanciómetro (1) y/o el segundo distanciómetro (2) como un dispositivo de medición por barrido.

7. Método según una de las reivindicaciones anteriores, estando configurado el cuerpo (3) de forma anular.

8. Método según una de las reivindicaciones anteriores, presentando el cuerpo (3) por su lado envolvente (3.1) la escala de ángulo.